申请日2014.09.29
公开(公告)日2015.01.14
IPC分类号B01J20/26; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料，其特征在于，包括以下组分且各组分的重量份数分别为：氧化石墨烯：3-5份;层状硅酸盐：2-3份;明胶：3-5份。本发明同时公开了其制备方法。本发明所述的方法制备得到的氧化石墨烯多孔复合材料机械性能好、组织结构规整、孔隙率高及生物相容性好，非常适用于吸附用行业。
权利要求书
1.一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料，其特征在于，包括以下组分且各组分的重量份数分别为：
氧化石墨烯：3-5份;
层状硅酸盐：2-3份;
明胶：3-5份。
2.根据权利1所述的一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料，其特征在于，包括以下组分且各组分的重量份数分别为：
氧化石墨烯：5份;
层状硅酸盐：3份;
明胶：4份。
3.根据权利1所述的一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料，其特征在于，所述的层状硅酸盐为蒙脱土、云母、滑石、高岭土中的任一种。
4.一种如权利要求1所述的废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯/层状硅酸盐/明胶共混溶胶：首先将氧化石墨烯和层状硅酸盐按照重量份数比混合，然后利用超声将氧化石墨烯和层状硅酸盐混合物配置成水溶液，在搅拌的状态下，向水溶液中加入明胶，再次搅拌，随后想混合液中加入酸溶液，并调节溶液的pH值为4.5～6.5，然后转入模具静置交联;
(2)制备废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料：将步骤(1)交联反应后的共混溶胶转变成凝胶后，再进行冷冻干燥，制得废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料。
5.根据权利4所述的一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述酸溶液的浓度为10-15wt%。
6.根据权利4或5所述的一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述的酸溶液为盐酸或醋酸。
7.根据权利4所述的一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯由改进型Hummers法得到，该方法采用的氧化剂为过硫酸钾、五氧化二磷、硝酸钠、浓硫酸、磷酸和高锰酸钾中的一种或多种。
说明书
一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种医用抑菌型氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，属于功能性材料科学领域。
背景技术
废水是生活或工业生产过程中排出的水，尤其是工业废水，其重金属含量均较高，如果直接排放到水中时，会严重干扰水体的生态系统，因此，从公共健康安全和环境保护的角度考虑，污水的处理势在必行。
污水处理方法包括物理法、膜过滤法、气浮法、化学法、电化学法、生物化学法等等。上述方法均无法单独实现对废水的处理，其中，而以物理法和化学法结合最为常见，而物理法中最常用的为吸附法。
在吸附法中，均需用到吸附剂，而石墨烯作为一种多孔材料，因其力学、量子力学和电学特性，在质量、导电性能、导热性、分散性和稳定性方面，都有很好的优势，其在水处理方面具有很大的潜力。
发明内容
本发明的技术目的在于提供一种制备方法简单，所得产物性能优越的废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料。
为实现上述技术目的，本发明所提供的技术方案为：
一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料，其特征在于，包括以下组分且各组分的重量份数分别为：
氧化石墨烯：3-5份;
层状硅酸盐：2-3份;
明胶：3-5份。
一种废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料，优选包括以下组分且各组分的重量份数分别为：
氧化石墨烯：5份;
层状硅酸盐：3份;
明胶：4份。
进一步，上述的层状硅酸盐为蒙脱土、云母、滑石、高岭土中的任一种。
一种上述的废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备氧化石墨烯/层状硅酸盐/明胶共混溶胶：首先将氧化石墨烯和层状硅酸盐按照重量份数比混合，然后利用超声将氧化石墨烯和层状硅酸盐混合物配置成水溶液，在搅拌的状态下，向水溶液中加入明胶，再次搅拌，随后想混合液中加入酸溶液，并调节溶液的pH值为4.5～6.5，然后转入模具静置交联;
(2)制备废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料：将步骤(1)交联反应后的共混溶胶转变成凝胶后，再进行冷冻干燥，制得废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料。
更进一步，所述酸溶液的浓度为10-15wt%。且所述的酸溶液为盐酸或醋酸。
且所述氧化石墨烯由改进型Hummers法得到，该方法采用的氧化剂为过硫酸钾、五氧化二磷、硝酸钠、浓硫酸、磷酸和高锰酸钾中的一种或多种。
本发明的有益效果为：本发明所述的用氧化石墨烯、层状硅酸盐和明胶作为多孔复合材料的组分，其依据在于：本发明所述的氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团能够与层状硅酸盐、明胶活性基团形成牢固的共价键、静电引力或氢键结合，保证了多孔复合材料的力学性能;而层状硅酸盐成为复合材料的骨架结构。明胶分散于复合材料中，其有利于氧化石墨烯层状结构的剥离和均匀分散，实现了无机材料和有机材料的结合，具有良好的机械强度，优异的吸附性，非常适用于染料废水的吸附。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合具体实施例对本发明做进一步的介绍。
在以下实施例中，所述氧化石墨烯由改进型Hummers法得到，该方法采用的氧化剂为过硫酸钾，当然其也可以为五氧化二磷、硝酸钠、浓硫酸、磷酸和高锰酸钾中的一种或多种。
实施例1：
首先将3份氧化石墨烯和3份蒙脱土、云母、滑石、高岭土按照重量份数比混合，然后利用超声将氧化石墨烯和层状硅酸盐混合物配置成水溶液，在搅拌的状态下，向水溶液中加入5份明胶，再次搅拌，随后想混合液中加入浓度为10wt%的盐酸或醋酸，并调节溶液的pH值为4.5，然后转入模具静置交联;最后将交联反应后的共混溶胶转变成凝胶后进行冷冻干燥，制得废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料。
实施例2：
首先将5份氧化石墨烯和2份蒙脱土、云母、滑石、高岭土按照重量份数比混合，然后利用超声将氧化石墨烯和层状硅酸盐混合物配置成水溶液，在搅拌的状态下，向水溶液中加入3份明胶，再次搅拌，随后想混合液中加入浓度为115wt%的盐酸或醋酸，并调节溶液的pH值为6.5，然后转入模具静置交联;最后将交联反应后的共混溶胶转变成凝胶后进行冷冻干燥，制得废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料。
实施例3：
首先将4份氧化石墨烯和3份蒙脱土、云母、滑石、高岭土按照重量份数比混合，然后利用超声将氧化石墨烯和层状硅酸盐混合物配置成水溶液，在搅拌的状态下，向水溶液中加入4份明胶，再次搅拌，随后想混合液中加入浓度为12wt%的盐酸或醋酸，并调节溶液的pH值为5，然后转入模具静置交联;最后将交联反应后的共混溶胶转变成凝胶后进行冷冻干燥，制得废水处理用氧化 石墨烯多孔复合材料。
以上述实施例1制得的废水处理用氧化石墨烯多孔复合材料为例，进行废 水处理吸附试验，其中，废水中Pb2+和Cu2+溶液的初始浓度均为300mg/L，pH=5.5，吸附温度为30℃。Pb2+饱和吸附时间约需5h，而Cu2+仅需3h达到吸附饱和值;Pb2+饱和吸附量为129.8mg/g，Cu2+饱和吸附量为76.5mg/g，Pb2+饱和吸附量远远大于Cu2+，该氧化石墨烯多孔复合材料对重金属离子具备优异的吸附能力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。